Радиолюбитель
Схема стабилизатора тока на таймере 555 для питания светодиодов и других устройств, где требуется поддержание заданного тока при изменении напряжения
На таймере 555 существует множество схем , хочу дополнить этот список ещё одной схемой. Данный стабилизатор был сделан для поддержания тока 0,7 А при изменении питающего напряжения в пределах 10-14,4 вольт. При использовании другого питающего напряжения потребуется дополнительная настройка.
Подбором R1 (t1, рис 2) и R3 (t2,рис 2) можно регулировать максимальный ток, при минимальном напряжении. Подбором R4 регулируется длительность промежутка t3 (рис.3) при максимальном напряжении. Резистором R6 устанавливается требуемый ток стабилизации.
C1 –времязадающий конденсатор, с его помощью задается частота на которой будет работать данная схема. Цепь заряда С1 –R1,VD1. Цепь разряда С1 –VD2, R4, R3 и открытый переход Э-К транзистора VT2. Как только ток нагрузки вырастет до установленного уровня откроется VT1, подав закрывающее напряжение на базу VT2 через R2. Исключая цепь разряда через VT2, остается только VD2, большое сопротивление R4 и выв. 7 таймера. Частота уменьшается до минимума, до тех пор, пока ток не уменьшится ниже установленного уровня. Дроссель L1 намотан на ферритовом кольце НМ2000 K20x4x6 и содержит 50 витков провода диаметром 0,2 мм намотанных параллельно в 5 проводов. Транзисторы VT1, VT2 (кт3107) любые маломощные. Транзистор VT3 выпаян из старой компьютерной материнской платы. Диоды VD1, VD2 высокочастотные кремниевые маломощные, VD3 (диод шоттки) снят с радиатора от сгоревшего компьютерного БП. Если эту схему предполагается использовать при токах более 1 А транзистор VT3 следует установить на теплоотвод. Данную схему можно применить не только для светодиодов, а так же для ламп, электродвигателей, там где необходим стабилизированный ток при изменении питающих напряжений.
Печатная плата устройства в формате .lay:
Печатная плата таймера на 555 в формате .lay (50.3 KiB, 1,708 hits)
Программа для расчета частоты таймера 555:
Скачать программу:
Программа для расчета частоты таймера 555 (343.7 KiB, 2,232 hits)
Справочные данные по таймеру 555: Таймер 555 – аналоговая интегральная схема, устройство для формирования (генерации) одиночных и повторяющихся импульсов со стабильными временными характеристиками. Применяется для построения различных генераторов, модуляторов, реле времени. Российскими аналогами таймеров типа 555 являются КР1006ВИ1 и КР1087ВИ2. КР1087ВИ3 — сдвоенный таймер (аналог 556); КР1087ВИ1 — счетверённый таймер (аналог 558). Следует заметить, что таймер КР1006ВИ1 по своей логике работы имеет одно отличие от прототипа NE555, а именно вход останова R отечественной микросхемы имеет приоритет над входом запуска S, а у других микросхем — наоборот. Данное обстоятельство не отражено в официальной документации к микросхеме КР1006ВИ1 и потому нередко становилось причиной проблем у неискушённых радиолюбителей. К счастью, в большинстве конструкций, где используется таймер, приоритеты входов R и S не играют роли. Выпускаются различные экономичные аналоги таймера, выполненные по КМОП-технологии, например это микросхемы ICM7555IPA, GLC555 и их отечественный аналог КР1441ВИ1.
Основные параметры таймера 555:
Микросхема состоит из делителя напряжения с двумя опорными напряжениями для сравнения, двух прецизионных компараторов (низкого и высокого уровней), RS-триггера с дополнительным входом сброса, транзисторного ключа с открытым коллектором и выходного усилителя мощности для увеличения нагрузочной способности.
Номинальное напряжение питания базовой версии микросхемы может находиться в пределах от 5 В ± 10 % до 15 В ± 10 % (т. е. 4,5…16,5 В), однако некоторые производители подняли верхний предел напряжения питания до 18 В. КМОП-версии отличаются возможностью работы при пониженном напряжении питания (от 2 В).
Потребляемый микросхемой ток может достигать величины 6…15 мА в зависимости от напряжения питания (6 мА при VCC = 5 В и 15 мА при VCC = 15 В). Типовое потребление бывает меньше и обычно составляет 3…10 мА в состоянии низкого уровня и 2…9 мА — в состоянии высокого. Ток потребления КМОП-версий таймера не превышает сотен микроампер.
Максимальный выходной ток для отечественной КР1006ВИ1 и КМОП-версий таймера составляет 100 мА. Большинство ныне выпускаемых зарубежных аналогов, выполненных по биполярной технологии, допускает выходной ток до 200 мА и более.
Смотреть (скачать) даташит таймера 555:
Даташит таймера 555 (239.1 KiB, 3,440 hits)
Основные характеристики устройства
В специализированных торговых точках встречаются устройства задержки с различными характеристиками, выпускающиеся разными производителями. Качество продукции от именитых производителей подтверждается сертификатами и гарантируемым ими сроком работы. Из популярных компаний выделяются: Hager, Аско, Eaton, ABB, Schneider, Новатек. Независимо от типа и модели, реле времени характеризуются следующими параметрами:
- Напряжение питания. Значение уровня сигнала необходимого для работы прибора, единица измерения вольт.
- Максимальный ток. Величина тока, которую может пропустить через себя устройство без повреждения узлов своей схемы, измеряется в амперах.
- Диапазон времени. Время срабатывания.
- Расчётное напряжение. Значение величины коммутируемого сигнала и его форма.
- Рабочая температура. Среднее значение составляет от -20 до 50 °C.
- Функциональность. Выпускаются одноканальные устройства и многоканальные с независимым управлением.
- Наибольшее сечение кабеля возможное для коммутации.
- Степень защиты. Должно соответствовать значению не ниже IP 24.
- Способ регулировки. Цифровой или аналоговый.
- Дополнительные возможности. Устройства с реле времени могут включать в себя различные датчики. Например, при использовании датчика движения прибор среагирует на попадание объекта в его поле действия. При этом каждое движение поддерживает это освещение. Как только движение прекращает регистрироваться, свет через некоторое время выключится.
- Способ монтажа. Могут располагаться в щитке, устанавливаться в розетку или монтироваться вместо обычного выключателя.
Подключение прибора обычно не вызывает проблем. Устройство включается в разрыв линии подходящей к нагрузке. С каждым реле временем должна идти инструкция от производителя с подробной схемой подключения и её описанием. При этом она может быть изображена и на самом корпусе прибора.
Какие есть виды
Электронные типы
Это наиболее распространённая разновидность. У них есть функция контроля процессов с выдержкой в несколько долей секунд. Время беспрерывной эксплуатации составляет несколько тысяч часов. Они небольшие, мало потребляют электроэнергии и имеют разные дополнительные функции в зависимости от производителя.
Устройства с электромагнитным замедлением
Для их работы нужен постоянный ток. Во время нарастания основного магнитного тока срабатывает задержка устройства, поэтому в дополнительной обмотке делается ещё один поток, которой не даёт возрастать основному.
Импульсное или бистабильное реле
—Импульсное реле — отличаются от электронных тем, что когда на них подаётся импульс напряжения, то оно включается, когда подаётся следующий импульс – отключается. Оно применяется в автоматике и системах охраны. Во время подачи импульса с одной полярности и якорь занимает одно положение, одновременно замыкая пару контактов. Во время подачи импульса обратной полярности якорь занимает диаметрально противоположное напряжение, также замыкая пару контактов.
Реле давления
—Реле давления — предназначено для автоматизации системы водоснабжения. Оно отвечает за включение и выключение насоса в автоматическом режиме при изменении водного давления
С пневматическим замедлением
У этого вида имеется пневматический демпфер. Чтобы регулировать время, нужно изменить сечение отверстия. В этих устройствах большое количество контактов, которые могут переходить из нормально разомкнутого в нормально-закрытое состояние. Такая разновидность переключателей используется там, где нужен последовательный контроль. У них легко заменяются катушки, а выдержка времени составляет от 0.4 до 180 секунд.
Приборы с часовым или анкерным механизмом
Они работают с помощью пружины, которую заводят под электромагнит. Анкерный механизм начинает работать, когда на шкале выставляется заданное время. Устройство 2РВМ является классическим представителем данной разновидности. Его назначение – управление двумя электроцепями (независимыми) на замыкание и размыкание. Управляются они благодаря посуточным программам, которые устанавливаются при помощи установки штырей в два специальных диска.
Программное реле
Оно применяется для коммуникации электродвигателей, автоматизации локальных контуров и осветительных нагрузок. Отличаются от других видов тем, что контакты делаются из серебра, а от программируемых логических контроллеров малым количеством каналов ввода-вывода, небольшим объёмом памяти и невозможностью совершать сложные математические операции.
Реле на одном транзисторе
Для совсем ленивых можно использовать схему реле времени на одном транзисторе, КТ 973 А, импортный аналог BD 876. Данное решение также основано на заряде конденсатора до напряжения питания, через потенциометр. Изюминка схемы заключается в принудительном переключении и разряде емкости через резистор R2 и возвращении исходного начального положения тумблером S1.
При подаче питания на устройство начинается заряжаться емкость электролита через резистор R1 и через R3, открывая тем самым ключ транзистор VT1. Когда емкость зарядится до состояния отключения VT1 обесточивается реле, тем самым отключая или включая нагрузку, в зависимости от назначения схемы и использования контактов.
Элементы таймера не критичны и могут иметь незначительный разброс в номиналах. Выдержка времени может отличаться и зависеть от температуры окружающей среды, а также от величины сетевого напряжения. На фото ниже предоставлен пример готовой самоделки:
Как работает микросхема 555
Перед тем, как перейти к примеру устройства реле, рассмотрим структуру микросхемы. Все дальнейшие описания будут делаться для микросхемы серии NE555 производства Texas Instruments.
Как видно из рисунка, основа — это RS-триггер с инверсным выходом, управляемый выходами с компараторов. Положительный вход верхнего компаратора называется THRESHOLD, отрицательный вход нижнего — TRIGGER. Другие входы компараторов подключены к делителю напряжения питания из трех резисторов по 5 кОм.
Как вы скорее всего знаете, RS-триггер может находиться в устойчивом состоянии (обладает эффектом памяти, объемом 1 бит) либо в логическом «0», либо в логической «1». Как он функционирует:
- Приход положительного импульса на вход R (RESET) устанавливает выход в логическую «1» (именно «1», а не «0», так как триггер инверсный — об это говорит кружок на выходе триггера);
- Приход положительного импульса на вход S (SET) устанавливает выход в логический «0».
Резисторы по 5 кОм в количестве 3-х штук делят напряжение питания на 3, что приводит к тому, что опорное напряжение верхнего компаратора (вход «–» компаратора, он же, вход CONTROL VOLTAGE микросхемы) составляет 2/3 Vcc. Опорное напряжение нижнего — 1/3 Vcc.
С учетом сказанного, можно составить таблицы состояний микросхемы относительно входов TRIGGER, THRESHOLD и выхода OUT
Обратите внимание, что выход OUT — это инвертированный сигнал с RS-триггера
| TRIGGER < 1/3 Vcc | OUT = лог «1» | неопределенное состояние OUT |
| TRIGGER > 1/3 Vcc | OUT остается без изменений | OUT = лог «0» |
В нашем случае, для создания реле времени применяется такая хитрость: входы TRIGGER и THRESHOLD объединяются вместе и к ним подается сигнал с RC-цепочки. Таблица состояний в таком случае будет выглядеть так:
| THRESHOLD, TRIGGER < 1/3 Vcc | OUT = лог «1» |
| 1/3 Vcc < THRESHOLD, TRIGGER < 2/3 Vcc | OUT остается без изменений |
| THRESHOLD, TRIGGER > 2/3 Vcc | OUT = лог «0» |
Схема включения NE555 для такого случая следующая:
После подачи питания конденсатор начинает заряжаться, что приводит к постепенному увеличению напряжения на конденсаторе с 0В и далее. В свою очередь, напряжение на входах TRIGGER и THRESHOLD будет наоборот, убывать, начиная с Vcc+. Как видно из таблицы состояний, на выходе OUT присутствует логический «0» после подачи питания Vcc+, а переключение выхода OUT в логическую «1» произойдет, когда на указанных входах TRIGGER и THRESHOLD напряжение опустится ниже 1/3 Vcc.
Важен тот факт, что время задержки реле, то есть промежуток времени между подачей питания и зарядкой конденсатора до момента переключения выхода OUT в логическую «1», можно рассчитать по очень простой формуле:
T = 1.1 * R * C И как видите, это время не зависит от напряжения питания. Следовательно, при проектировании схемы реле времени можно не заботиться о стабильности питания, что значительно позволяет упростить схемотехнику.
Далее приведем рисунок варианта исполнения микросхемы в DIP-корпусе и покажем расположения выводов чипа:
Также стоит упомянуть, что кроме 555 серии производится серия 556 в корпусе с 14-ю выводами. Серия 556 содержит два таймера 555.
Особенности работы таймера
Применение реле времени поможет не только рационально управлять бытовыми приборами, но и позволит обеспечить экономию электроэнергии. Например, возможно использование выключателя с задержкой времени. Качественный прибор должен обладать следующими характеристиками:
- Необходимо, чтобы таймер обеспечивал работу в течение промежутка времени, достаточного для выполнения планируемых задач. Реле может, например, использоваться для управления чайником в течение ближайшего часа или на протяжении нескольких недель для регуляции работы отопительного котла.
- Должны быть предусмотрены все необходимые функции управления, чтобы обеспечить полноценную работу с оборудованием.
- Необходима высокая точность работы встроенных часов. При подаче сигнала не должна возникать разница во времени от поступления команды до срабатывания тех реле, которые обеспечивают активизацию или выключение соответствующей техники.
- Таймер должен обладать достаточной дискретностью для точного выполнения запрограммированных действий.
Этот прибор является сложным электронным устройством, которое может быть запрограммировано пользователем для различных целей.
Электромеханический таймерИсточник sovet-ingenera.com
Тестирование реле
Тестирование реле
Электронные аппараты работают на основе цифровых импульсов. Современные устройства имеют высокопроизводительные микропроцессоры. Обычно РВ расчитано на коммутацию индуктивных или неиндуктивных нагрузок. Для настройки прибора цифрового типа потребуется ввести нужные параметры времени, используя функциональные клавиши. Возможность широкой настройки позволяет выставлять не только секунды, но и дни недели.
Цель тестирования – разобраться с конструкцией и принципом действия реле времени. Проверка прибора при новом включении производится в следующей последовательности.
- Внешний осмотр и проверка механической части.
- Проверка действия искрогасительного контура.
- Тестирование выпрямительного устройства.
- Определение сопротивления току цепи обмотки.
- Проверка напряжения при срабатывании и возврате.
- Контроль времени срабатывания.
Тестирование основных параметров проводится с помощью специального устройства. При осмотре механической части выявляют коррозию, загрязнения. Проверяют ход и балансировку подвижных частей, состояние осей и пружин, затяжку винтов и осевой люфт.
Важным моментом является проверка прочности изоляции. Напряжением поочередно воздействуют на все цоколи и зажимы. Изоляция должна выдерживать напряжение 1000 В при частоте переменного тока 50 герц.
Реле времени на транзисторе
На рис. 1 приведена схема электронного реле времени, собранного на транзисторе Т1. Работает реле следующим образом. В коллекторную цепь транзистора включено поляризованное реле РІ, а в цепь базы — конденсатор большой емкости С1, постоянный резистор R1 и переменный резистор R2.
В исходном состоянии контакты 1— 2 секции ВІа переключателя В1 разомкнуты и токи в цепях базы и коллектора отсутствуют В этом положении контактами 3— 4 указанного переключателя конденсатор С1 закорочен.
Рис. 1. Принципиальная схема реле времени на транзисторе.
При включении реле времени контакты 3—4 переключателя В1 будут разомкнуты, а 1— 2 замкнуты, и в цепи базы начнет протекать ток, который зарядит конденсатор СІ до напряжения источника питания Б. После того, как конденсатор С1 зарядится, ток в цепи базы прекращается.
В момент замыкания контактов 1—2 в цепи коллектора будет проходить ток, который больше тока базы в Р раз (b — коэффициент усиления по току транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером).
Если этот ток больше тока срабатывания реле Р1, то оно сработает, замкнет свои контакты 1— 2 и включит исполнительную цепь (например, лампу Л фотоувеличителя для фотопечати).
Так как по мере заряда конденсатора С1 ток в цепи базы будет уменьшаться, это вызовет соответствующее уменьшение тока в цепи коллектора. При токе коллектора, равном току отпускания реле Р1, последнее отпустит свой якорь, разомкнет контакты 1— 2 и выключит лампу Л фотоувеличителя.
Для повторного включения реле следует выключить и снова включить переключатель В1, в качестве которого используют обычный сдвоенный перекидной тумблер.
Время заряда конденсатора С1 зависит от его емкости и сопротивлений резисторов R1, R2. Поэтому регулируя величину переменного резистора R2, можно изменять интервал выдержки времени.
При указанных на схеме данных и использовании поляризованного реле типа РП-4, отрегулированного на ток срабатывания 0,8 ма и ток отпускания 0,4 ма, такое электронное реле обеспечивает выдержку времени до 15 сек.
Несколько рекомендаций по налаживанию описанного выше устройства. Прежде чем поляризованное реле РП-4 (паспорт У. 172.22.37) включить в коллекторную цепь транзистора, его необходимо установить в режим однопозиционной работы (с преобладанием).
Затем нужно определить полярность включения обмотки (в схеме используется только высокоомная секция). При правильном включении обмотки реле, коллекторный ток, превышающий ток срабатывания реле, должен вызывать переброску якоря (подвижного контакта) из одного крайнего положения в другое.
В процессе регулировки реле РП-4 необходимо добиться, чтобы ток отпускания был минимальным. Это позволит увеличить время выдержки.
В схеме можно использовать конденсаторы только с малой утечкой. Для более точной установки времени выдержки, которое наносится на шкалу переменного резистора R2, рекомендуется разбить его на несколько поддиапазонов (шкал).
С этой целью в схеме следует предусмотреть дополнительный переключатель для скачкообразного изменения емкости конденсатора С1.
Простая схема для новичков
Начинающим радиолюбителям можно попробовать сделать таймер, принцип действия которого максимально прост.
Тем не менее, таким простым устройством можно включать нагрузку на конкретное время. Правда, время на которое подключается нагрузка всегда одно и то же.
Алгоритм работы схемы заключается в следующем. При замыкании кнопки, имеющей обозначение SF1, конденсатор C1 полностью заряжается. Когда она отпускается, указанный элемент C1 начинает разряжаться через сопротивление R1 и базу транзистора, имеющего обозначение в схеме — VT1.
На время действия тока разрядки конденсатора C1, пока его достаточно для поддержания транзистора VT1 в открытом состоянии, реле K1 будет во включенном состоянии, а затем отключится.
При желании вы можете изменить время срабатывания изменив ёмкость C1.
Идея 2. На транзисторах
Принцип действия такого реле времени основывается на использовании полупроводниковых приборов для задачи временного промежутка. На практике могут использоваться схемы как с одним транзистором, так и с большим числом. Наиболее актуальные для самостоятельного изготовления реле времени на двух транзисторах – они характеризуются лучшей стабильностью и управляемостью.
Пример такого электронного устройства приведен на рисунке ниже:
Рис. 5. На транзисторах
Для ее практической реализации вам понадобится обзавестись следующими элементами:
- резисторами – одним на 100 кОм и тремя на 1 кОм;
- двумя транзисторами КТ3102Б или идентичными;
- конденсатором для создания задержки выключения/включения;
- кнопка для запуска реле времени;
- промежуточное реле или коммутатор;
- светодиод для сигнализации состояния;
- печатная плата для сборки всех деталей.
Принцип работы такого реле времени заключается в подаче напряжения 12 В на емкостной элемент C1. После чего происходит зарядка конденсатора до определенного потенциала, величины которого будет достаточно для открытия транзистора VT1.
Ток заряда для емкостного элемента определяется сопротивлением ветви C1 – R1 – чем больше сопротивление, тем меньше ток, а время накопления заряда больше. Соответственно, для повышения или уменьшения времени включения или выключения нагрузки можно использовать переменный резистор для R1.
Рис. 6. Установить переменный резистор
После разряда емкости на базу транзистора VT1 поступит сигнал открытия, и электрический ток начнет протекать через эмиттер и коллектор, резисторы R2 и R3. Эти номиналы резисторов подбираются для открытия второго транзистора VT2, работающего в режиме электронного ключа на включение основной нагрузки.
Открытый VT2 подает напряжение на обмотку реле K1, сердечник в нем притягивается и производит операции с нагрузкой. Одна из пар контактов электромагнитного реле воздействует своими контактами на цепь питания светодиода, сигнализирующего о состоянии устройства.
Кнопка SB1 в цепи позволяет обнулить заряд конденсатора – это обязательная процедура пере каждым последующим пуском, что составляет определенные трудности, которые решаются установкой микросхем.
Самоделка на базе таймера NE 555
Другая схема электронного таймера для сборки своими руками, легка и доступна для повторения. Элементная база собрана на распространенной микросхеме интегрального таймера «NE 555». Данный прибор предназначен как для отключения, так и включения устройств, ниже представлена схема устройства:
Сердцем устройства является специализированная микросхема, используемая в построении всевозможных электронных устройств, таймеров, генераторов сигнала и т.д. Данная микросхема управляет нагрузкой через электромеханическое реле, которое можно задействовать как на включение, так и на выключение света.
Управление таймером осуществляется двумя кнопками: старт и стоп. Для начала отсчета времени необходимо нажать на кнопку старт. Отключение и возврат устройства в первоначальное состояние осуществляется кнопкой стоп. Узлом, задающем интервал времени, является цепочка из переменного резистора R1 и электролитического конденсатора C1. От их номинала зависит величина задержки включения реле времени.
При данных номиналах элементов R1 и C1, диапазон времени может быть от 2 секунд до 3 минут. В качестве индикатора состояния работоспособности конструкции используется включенный параллельно катушке реле светодиод. Как и в предыдущей схеме, данная также требует внешнего питания, от источника постоянного тока 12 вольт.
Для того чтобы сделать запуск реле при подаче на него питания, необходимо немного изменить схему, и вывод 4 микросхемы соединить с плюсовым проводом, вывод 7 отключить, а выводы 2 и 6 соединить вместе. Более наглядно о данной схеме можно узнать из видео:
Как подключить реле
Если при подключении промышленного или бытового оборудования используются частотные преобразователи, то использование реле контроля фаз вовсе не обязательно.
Непосредственное подключение осуществляется по инструкции как подключить реле именно этого типа. Довольно часто схема подключения изображена на корпусе устройства
Для этого следует обратить внимание на различные фото реле контроля фаз.
Подключение к внешним и внутренним источникам осуществляется с помощью проводов под зажимы. Под него подводят либо один провод сечением 2,5 мм либо два провода с сечением до 1,5 мм. Для подключения обязательно нужно соблюсти строгое чередование фаз A, B и С.
Обычно реле проверяет разрыв плюса их чередование, и уровень напряжения сети. При обнаружении неисправности в сети в действие вступает реле. Схема подключения может быть как трёх проводная без ноля, так и четырёх проводная с нулём. В квартирах часто применяется такая схема подключения. Подключаемую нагрузку формируют равномерно на каждую из 3-х фаз.
При выходе за заданные значения какой-либо из фаз, срабатывает реле, отвечающее за данный контур, а остальная нагрузка (при условии нахождении в границах нужного диапазона) продолжает работать.
Рассмотрим схему подключения с нулем. Такая схема обеспечивает полный контроль над напряжением на каждой фазе, перекос и правильное чередование, и еще стоит отметить тот факт, что они применяется, как промышленный вариант. На выходе устройства с помощью силового контакт подсоединяем контактор, который одним концом своей обмотки подключён к нулевому проводу, а вторым концом к выходу одной из фаз.
Контакты 1, 2 и 3 подключают напряжение снятое с реле контроля напряжения на любую трёхфазную нагрузку такую как электродвигатель, или проточные обогреватели высокой мощности и прочее. Внутренняя схема реле измеряет значение напряжения на каждой из фаз и при нахождении U пределах нормальных значений, то подаёт энергию на подключённый контактор. Тот в свою очередь держит контакты в замкнутом состояние, и напряжение достигает внешней подключенной нагрузки.
В случае если вольтаж на любой из фаз выходит за заданный нами диапазон, то реле прекращает питать обмотку нашего контактора и тот, в свою очередь, размыкает свои контакты, обесточивая всю подключенную внешнюю нагрузку.
Комплектация схемы элементами
Чтобы изготовить такой таймер, работающий на напряжении 12v требуется правильно подготовить детали схемы.
Элементами схемы являются:
- диоды VD1 – VD2, имеющие маркировку 1N4128, КД103, КД102, КД522.
- Транзистор, подающий напряжение 12v на реле — с обозначением КТ814А или КТ814.
- Интегральный счетчик, основа принципа работы схемы, с маркировкой К561ИЕ16 или CD4060.
- Светодиодное устройство серии ARL5013URCB или L816BRSCB.
Здесь важно помнить, что при изготовлении самодельного устройства необходимо применять элементы, указанные в схеме и соблюдать правила техники безопасности
Преимущества ТТР
К преимуществам реле относят:
- возможность коммутации сравнительно мощных нагрузок;
- высокое быстродействие;
- работа в условиях гальванической развязки;
- способность выдерживать кратковременные перегрузки.
Уникальные эксплуатационные характеристики ТТР позволяют применять их без каких-либо ограничений с одновременным увеличением ресурса срабатываний. Все перечисленные достоинства этих приборов являются прекрасным поводом для того, чтобы попытаться собрать твердотельное реле своими руками. К минусам этих изделий следует отнести необходимость дополнительного питания, а также потребность в отводе излишков тепла, образующегося при работе с мощными нагрузками.
Простейший таймер
Реле времени (схема ниже) производит подключение нагрузки к питанию на время 1-60 сек. Транзисторный ключ управляет электронным реле К1, который подключает потребитель к сети контактом К1.1.
В исходном состоянии переключатель S1 замыкает конденсатор С1 на сопротивление R2, который поддерживает его разряженным. Электромагнитный переключатель К1 при этом не работает, поскольку транзистор заперт. При подключении конденсатора к питающей сети (верхнее положение контакта S1) начинается его зарядка. Через базу протекает ток, который открывает транзистор и включается К1, замыкая цепь нагрузки. Напряжение питания на реле времени – 12 вольт.
В процессе зарядки конденсатора базовый ток постепенно уменьшается. Соответственно падает величина коллекторного тока, пока К1 своим отключением не разомкнет цепь нагрузки контактом К1.1.
Чтобы снова подключить нагрузку к сети на заданный период работы, схему следует снова перезапустить. Для этого переключатель устанавливается в нижнее положение “выключено”, что приводит к разрядке конденсатора. Затем устройство снова включается с помощью S1 в течение заданного временного промежутка. Задержка регулируется с помощью установки резистора R1, а также может быть изменена, если конденсатор заменить на другой.
Принцип действия реле с применением конденсатора основан на его зарядке в течение времени, зависящего от произведения емкости на величину сопротивления электрической цепи.
Идея 3. На базе микросхем
Это более сложный вариант, чем с использованием транзисторов, но цифровое реле не требует нажатия кнопки для начала нового цикла, они более устойчивы. Циклическое реле позволяет выполнять несколько операций в автоматическом режиме, за счет наличия микросхемы существует источник внутреннего опорного питания, можно значительно увеличить пределы задержки времени.
Рис. 7. На базе микросхемы КР512ПС10
Посмотрите на рисунок, приведенная здесь схема рассчитана на работу в цепи 220 В. Для ее реализации вам понадобятся резисторы разного номинала, указанные на схеме, диодный мост, пара транзисторов, полупроводниковые элементы, конденсаторы, промежуточное реле, микросхема.
Ее принцип действия идентичен с описанным ранее вариантом на двух транзисторах с той разницей, что в цепи управления временной задержкой появляется микросхема. С помощью которой заряд конденсатора может накапливаться в десятки раз дольше, соответственно, получается возможность увеличения времени задержки.
Процесс сборки не представляет особых трудностей для опытных радиолюбителей, имеющих навыки пайки и чтения схем. Однако для новичков такое реле времени может представлять определенную сложность, поэтому им следует внимательно относиться к процессу.
Тепловой режим устройства
Транзистор IRF9310 в открытом состоянии имеет сопротивление всего 6,8 мОм. При токе 11 А, потребляемым фарами, рассеиваемая мощность не превышает 0,822 Вт. По спецификации транзистора для отвода тепла нужна медная пластинка площадью 6,5 см2. В малом объёме реле это сделать затруднительно и для охлаждения используется ножка реле, к которой припаивается как можно ближе сток транзистора. При этом обеспечивается приемлемый нагрев до 55–60 °C.
Программа контроллера ATtiny13
Конечный автомат, реализуемый программой, предусматривает 6 состояний: 1. ожидание включения фар при выключенном зажигании; 2. плавный нагрев; 3. ожидание очередного включения света; 4. быстрый нагрев; 5. полное включение ламп; 6. выключение с удержанием.
Выбор состояний определяется обработкой прерываний в момент переполнения таймера. Управление ШИМ реализовано таймером в режиме phase-correct PWM. Таймер и контроллер имеют рабочую частоту 1,2 МГц, а выходной сигнал ШИМ составляет 2353 Гц. Микроконтроллер при уменьшении питания ниже 2,7 В переходит в состояние сброса. Для этого в настройках задействована защита по напряжению Brown-out detector. Установлена задержка 0,064 сек. для возвращения автомата в исходное состояние после сброса.
Самостоятельное изготовление
При желании можно сделать таймер включения и выключения электроприборов своими руками. Перед тем как приступить к исполнению, нужно определиться с задачами, найти схему устройства и требуемые радиодетали. Схемы существуют разной степени сложности.
Схема реле на транзисторе
Простая схема реле задержки выключения 12 В собирается на одном транзисторе, и не содержит дефицитных деталей. Эта очень простая к повторению схема. После сборки не требует настройки. Такое устройство будет работать не хуже приобретённого в магазине.
В качестве VT1 используется любой транзистор n-p-n проводимости. При подаче питания конденсатор заряжаться. При достижении на нём пороговой величины напряжения, транзистор открывается и срабатывает реле K1. Изменяя значение С1 и R2, регулируется время включения. Задержка включения в таком исполнении достигает 10 секунд. Для того чтобы при снятии питания реле оставалось замкнутым некоторое время, параллельно питанию схемы устанавливается конденсатор большой ёмкости.
Управление задержкой на микросхеме
Простая схема управления светом, вентилятором, или другой нагрузкой может быть собрана на NE555. Специализированная микросхема NE555 есть не что иное, как таймер. Выходной ток устройства 200 мА, ток потребления 203 мА. Погрешность таймера не превышает один процент и не зависит от изменения сигнала в сети 220 вольт.
Схема работает от источника постоянного напряжения. Уровень сигнала питания схемы выбирается в диапазоне от 9 до 14 Вольт. Цепочка, состоящая из резисторов R2, R4 и конденсатора C1 задаёт время задержки. Рассчитать это время можно воспользовавшись формулой t = 1.1*R2*R4*C1. После нажатия кнопки SB1 происходит замыкание контактов K1.1. Через время t они разомкнутся. Для того чтобы таймер начинал отсчёт времени не от момента нажатия на кнопку, а в момент отпускания, понадобится использовать кнопку с нормально замкнутыми контактами.
Время подстройки легко регулировать с помощью переменного резистора R2. Такую схему удобно собрать на плате, выполненной из текстолита или гетинакса. После правильной сборки и при исправных радиодеталях схема работает сразу.
Запуск электродвигателя
Для того, чтобы запустить электрический двигатель используется схема «Звезда-Треугольник», которая включает применение независимой временной выдержки во время запуска с режима «звезда» и перехода двигателя в рабочий режим «треугольник».
Здесь применяется реле времени RT-SD. Прибор регулирует время отключения режима «звезда» от 1 с до 10 минут. Кроме того, предусмотрена регулировка времени от предустановленных настроек и переключение режима «звезда-треугольник».
Однако такое реле можно использовать и в системах бытовой и промышленной автоматики для регулировки работы отопительных и вентиляционных систем и осветительных приборов.
Преимущество использования реле времени RT-SD заключается в следующем. Движки большой мощности при запуске обладают пусковым током, который в 5–6 раз выше рабочего. Как раз поэтому во время запуска электродвигателя по схеме «звезда-треугольник» используется прибор RT-SD.
Он позволяет снижать пусковой ток мощных двигателей во время запуска в режиме «звезда», а также при переключении в режим «треугольник», обеспечивая работу электродвигателя на номинальных значениях.
Реле времени в данном случае представляет собой альтернативу прибору плавного пуска. И в силу дороговизны последнего, реле RT-SD применяется очень часто. Кроме того, при запуске электродвигателя также используется магнитный пускатель, который подключается к реле как показано на схеме выше.
